“中考复习全攻略”实验方案的设计与评价
柳州市铁五中学化学组邵鹏
一、实验方案的设计过程和原则
1.一个比较完整的化学实验设计方案，一般包括以下几个内容：
①实验目的；②实验原理；③实验用品（包括仪器和药品等）及规格；④实验装置、实验步骤；操作方法及注意事项；⑤实验现象及结论。
2.对于给出实验目的，要求设计实验方案的题一般可以按以下思维程序进行：
①方案在理论上是否科学、合理，具严谨性。②在安全性前提下，操作是否简单易行。③从经济角度，是否节约试剂，降低成本。④从环境角度，绿色环保。
气体实验装置的连接顺序设计
（1）原则：
①制取干燥纯净的气体应遵循“先除杂，后干燥”的原则。
②尾气处理：有毒气体常采用溶液（或固体）吸收或将之点燃，无毒气体直接排空。
③接口的连接：遵循装置排列顺序，对于吸收装置应“长进短出”；干燥管应“大进小出”。
④制气实验：装置选择与连接公式气密性检查公式装固体药品公式加液体药品公式开始实验（按程序）公式拆卸仪器公式其它处理等（制气体的实验，在实验前均应进行气密性检查，气体在点燃之前一般应进行纯度的检验）。
⑤加热操作：加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯。其目的是：一是防止爆炸（如氢气还原氧化铜、CO还原Fe2O3等）；二是保证产品纯度。熄灭酒精灯时，一般是“先撤后灭”的原则。
（2）还应该考虑以下因素:
①熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；
②进行易爆、易燃实验时要防止爆炸（如氢气还原氧化铜应该下通氢气，气体点燃前应该先验纯等）；
③防氧化（如H2还原CuO后要“先灭灯，再停氢”，白磷的切割要在水中进行等）；
④防吸水（如实验取用制取易吸水、潮解的物质必须采取有效措施）。
例题1：同学们用Na2CO3溶液和浓HCl来研究简易灭火器的反应原理时，对废液的成分进行探究。
公式
[推理假设]
上述两种物质发生反应的化学方程式为。由此推测出废液中一定有NaCl，可能有Na2CO3或盐酸。
[实验探究]
（一）确定废液中是否含有盐酸：
⑴选择试剂：根据盐酸化学性质，同学们选用了如图所示的五种物质，其中物质x是酸碱指示剂中的 溶液。
⑵实验验证：某同学向废液中加入少量的镁粉，观察到 ，确定废液中一定没有盐酸。
（二）确定废液中是否含有Na2CO3某同学选用测出废液的pH=10，确定废液中一定含有Na2CO3。
（三）处理废液，回收利用欲从废液中得到纯净的NaCl，请完成如下实验方案设计。
公式
[解析] Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑；[实验探究]㈠⑴判定废液中是否含盐酸所取用的酸碱指示剂不能用酚酞试剂，因酸不能使无色的酚酞变色，故取用石蕊试液，酸能使石蕊试液变红色；⑵镁和盐酸反应出现的现象是产生大量气泡，如没气泡产生则证明废液中一定没有盐酸；㈡测定溶液的酸碱性的最简单方法用pH试纸（也可使用pH计）；㈢根据化学上除杂质原则分析实验方案设计，即除去原杂质不能添加新的杂质，因而处理废液，回收利用废液中得到纯净的NaCl时，如加适量Ca(NO3)2溶液，虽然除去了碳酸钠，但却引进新杂质NaNO3；如加入过量的稀盐酸蒸发结晶后可得到纯净的氯化钠。故答案为：[推理假设]Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑；[实验探究] ㈠⑴石蕊；⑵无气泡产生（或无现象或无变化）；㈡pH试纸（或pH计）
公式
例题2：（2017?济宁）（1）某实验小组利用如图实验装置探究二氧化碳的化学性质：
公式
请根据实验装置和实验内容，回答下面问题：
①探究二氧化碳与碱反应时，将装置A生成的二氧化碳气体通入装置D未出现浑浊，原因是；可将二氧化碳先通过装置 ，再通入装置D，理由是 （用化学方程式表示）；
②探究二氧化碳与水反应时，实验分两步进行：首先将二氧化碳通过石蕊溶液浸泡的干燥纸花，再将二氧化碳通过石蕊溶液浸泡的湿润纸花，这样做的目的是；结合上面实验，装置正确的连接顺序是 （填序号）。
（2）家庭生活中食品制作（如面条、馒头等）经常用到食用碱，食用碱的主要成分是碳酸钠，可能含有少量氯化钠。小莉将家中食用碱带到实验室进行探究，请设计实验验证小莉提供的食用碱样品是否含有氯化钠。
公式
答案：1.①CO2中混有HCl气体，HCl与Ca(OH)2反应 C HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑②形成对照验证CO2不能使石蕊变红ACBE 2.取待测液少许于试管，滴加硝酸银溶液出现白色沉淀 银离子与氯离子、碳酸根离子生成氯化银、碳酸银沉淀 3.取白色沉淀，加入稀硝酸沉淀部分溶解 样品中含有氯化钠。
例题3：竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物。同学们对竹子中的气体成分展开了探究，测定其成分。⑴收集竹子中的气体。
小华提出：将一节竹子浸没在水中，在竹子上钻孔，用排水法收集气体。
小刚提出：可用注射器从竹子中抽取气体。
大家认为两人的想法都可行，于是分为A、B两组，在相同条件下，A组采用小华的取气方法，B组采用小刚的取气方法，分别完成下面的实验。
⑵检验气体中是否含有二氧化碳气体。
公式
⑶测定氧气含量。
【查阅资料】红磷的着火点为240℃，白磷的着火点为40℃。
【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量。
公式
【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。
【反思与评价】
a．实验中磷的量应为足量，原因是。b．两个方案的实验测定结果不同，测定结果比较准确的是方案，原因是 。c．经过A、B两组同学的实验，A组测得的含氧量总是大于B组的，你认为原因是。
[解析]⑵检验二氧化碳的常用办法一般是澄清石灰水，现象是石灰水变浑浊；
⑶测定氧气的含量就要把氧气消耗干净，方案二是密闭环境的实验，结果会更准确。
b．二，方案二的实验始终在密闭装置中进行，能保持瓶内气体在反应前不发生改变c。二氧化碳能溶于水故用排水法收集时会有一定量的二氧化碳溶于水，使A组总是比B组含氧量高。
练习：小明在探究CO2和NaOH是否发生反应时，设计出下列三种装置进行实验：
公式
⑴写出上图中标有字母的仪器名称：a ，b 。
⑵以上三个实验中，①③有明显现象，请你帮小明记录他观察到的实验现象：
实验①。实验③ 。
⑶实验②因选用仪器不当导致未能观察到明显现象，请你帮小明寻找一种物品替代该装置中的广口瓶，以使实验取得成功，你将选用的物品是 ，改进后能看到的实验现象是。
⑷请你进一步设计实验来检验CO2和NaOH溶液反应生成了Na2CO3，并将有关的实验操作、现象、结论填入下表：
公式
[解析]（1）a、b的名称分别是烧杯和胶头滴管
（2）①中的二氧化碳和氢氧化钠溶液反应后，试管内的压强减小，从而使液体在试管内逐渐上升。②中的二氧化碳和氢氧化钠溶液反应后，锥形瓶内的压强减小，在外界大气压的作用下，小气球鼓起来。（3）可以用塑料瓶代替玻璃广口瓶，这样实验现象就明显了，因为二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收后，瓶内压强减小，在外界大气压的作用下，塑料瓶变瘪。（4）盐酸和稀硫酸等物质显酸性，能和碳酸钠反应生成二氧化碳气体，可以用来检验二氧化碳是否和氢氧化钠溶液发生反应。
（4）实验操作实验现象 结论
取少量反应后的溶液于试管，滴入足量盐酸有气泡产生反应产生了碳酸钠
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